摘 要 ：本文介紹了在數控機床主軸調速中采用日立變頻器的配置、聯接及其機械特性和主要特點。
英文摘 要 ：This paper introduces the configuration, connection, mechanic characteristic and leading features of Hitachi Inverter for CNC machine tool.
關鍵詞： 變頻器     數控機床     無速度傳感器     矢量控制      

1    引言

      在機械制造業中，用普通機床加工復雜的零部件或具有較高精確度的批量產品時，需要熟練的技術工人手工操作來完成，這種效率低下的傳統加工方式已無法滿足現代制造業的需求。隨著計算機技術的飛速發展，先進的加工中心和數控機床應運而生，逐漸成為主流的工具機床。日立公司生產的SJ系列無速度傳感器矢量型變頻器以其獨特的性能和優越的性價比，在加工中心和數控機床上的應用迅速崛起，現以華中世紀星HNC-21數控系統為例，對日立變頻器的配置、系統聯接、機械性能等實際應用研究介紹如下。

2    數控機床的變頻器配置

      在機床的調速系統中，傳統復雜的齒輪箱式分級調速方式，在數控機床中得到極大的改進，采用更為先進的變頻無級調速方式。對于1.5kW三相交流電動機，選配日立無速度傳感器矢量控制SJ100系列和日立工程型無速度傳感器矢量控制SJ300系列022HFE變頻器，能獲得高達200%的高啟動轉矩，實現在線和離線電機參數自動識別，低速時轉速波動大幅度減小，保證了系統的穩定性和精確度。與華中數控世紀星HNC-21組成的數控系統，采用內置式PLC，總線I/O結構，由Y[28]和Y[29]帶符號位雙字節數字量D/A轉換，形成變頻主軸的頻率命令，采用MDI編程設定，使調試和參數匹配更易于實現。

3    數控機床的變頻器聯接

      日立變頻器與華中世紀星HNC-21數控系統的聯接如附圖所示。

附圖 日立變頻器與華中世紀星數控系統的聯接圖 

      日立變頻器提供了控制變頻器頻率輸出值的模擬輸入端口。模擬輸入端子組包括位于控制連接器上的[L]、[OI]、[O]和[H]等端子，其中[O]用于輸入電壓，[OI]用于輸入電流。所有的模擬輸入信號必須使用模擬地[L]。

      日立變頻器與華中世紀星HNC-21數控系統聯接時，需要使用[O]和[L]端子作為變頻器的頻率命令的輸入信號。對于變頻器的邏輯控制連接，根據數控機床的工藝要求，采用獨立的邏輯輸入端子1和端子2作為變頻主軸的正轉、反轉和停止信號，[P24]端子為邏輯輸入提供+24V直流電源，*電流為300mA。實際使用中，注意[P24]端子禁止與[L]端子短路。

      日立變頻器與華中世紀星HNC-21數控系統聯接后，檢查其正確性，同時對變頻器的基本參數和擴展參數進行設置并核查。其中頻率命令參數A01設置為01，選擇端子控制；運行命令參數A02設置為01，亦選擇端子控制。加速曲線F02設置為3s，減速曲線F03設置為3s。基頻參數A03設置為50Hz，*頻率參數A04設置為200Hz，完成日立變頻器與華中世紀星數控系統的聯接和相關設置后，進入系統聯機測試。

4    數控機床的機械性能

      日立變頻器用于數控機床主軸調速系統，在聯機過程中經過空載試運行和加載試驗，滿足數控機床的控制要求，測試數據如表1和表2所示。

表1      在空載情況下啟動電機測定變頻器的相關值

表2      加上額定負載時所測的相關值

      經聯機測試數據顯示，日立無速度傳感器矢量控制變頻器具有良好的調速性能，且性價比高，滿足數控機床的機械特性要求。在2004年初由教育部職業教育與成人教育司、*工業機械聯合會和國防科工委聯合召開的“關于開展中等職業學校數控技術應用專業領域培訓”會議上，以及由教育部高等教育司召開的“關于舉辦高等職業院校數控技術應用專業領域實施制造業和現代服務業技術型緊缺人才培養培訓工程”會議上得到了廣泛的推廣應用。

5    結束語

      日立變頻器在數控機床的應用實踐中，顯示了良好的低速轉矩特性，與CNC的匹配具有良好的線性度，編程靈活方便，應用前景廣闊。